LINUX进程间通信之共享存储讲解，linux进程通信讲解

LINUX进程间通信之共享存储讲解，linux进程通信讲解

LINUX进程间通信

一、匿名管道与命名管道

二、消息队列

三、共享存储

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共享存储概述：

共享存储允许两个或更多进程共享一给定的存储区。共享内存区是最快的IPC形式，一旦这样的内存映射到共享它的进程的 地址空间，这些进程间数据传递不再涉及到内核，也就是说进程不再需要切换到内核态来传递数据。所以比起消息队列一直在用户态和内核态的切换，共享存储更高效。

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相关命令：

ipcs -m ：查看当前内核中的共享内存段；
ipcrm -m +shmid ：删除对应shmid的共享内存段

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共享内存示意图：

也就是说：进程同时拿到同一片共享存储区的shmid，使用shmat将对应的共享存储空间连接到自己的进程地址空间，在进行操作完成之后，再使用shmdt断开连接。在整体使用过程中不需要多次进行状态切换。

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共享内存数据结构：

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函数介绍：

一、shmget：获得共享存储标识符

       #include 
       #include 

       int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

//返回值：成功返回共享内存的标识符，失败返回-1

参数介绍：

①key：与消息队列相同，都是由ftok函数生成；

②size：共享内存大小（单位/字节）；通常将其向上取为系统页长的整数倍；

③shmflg：用法和创建文件使用的mode模式标志一样。可参考消息队列中的介绍。

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二、shmctl： 控制共享内存

  #include 
       #include 

       int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

//成功返回0，失败返回-1

参数介绍：

①shmid：需要进行操作的共享内存标识码；

②cmd：需要进行的操作（分为IPC_STAT，IPC_SET，IPC_RMID）

③buf：一个指向shmid_ds结构体类型的结构体指针，当参数为IPC_STAT和IPC_SET时，需要给定一个结构体，用来指定修改的值。

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三、shmat：将共享内存段连接到进程地址空间

  #include 
       #include 

       void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

//返回值：成功返回指向共享内存第一个字节的指针，失败返回-1

参数介绍：

①shmid：之前由ftok生成的共享内存标识符；

②shmaddr：指定连接的地址；

③shmflg：可取SHM_RND和SHM_RDONLY

shmaddr取值为NULL，内核自动选择一个地址
shmaddr不为NULL，且shmflg无SHM_RND标记，则以shmaddr为连接地址；
shmaddr不为NULL，且shmflg设置了SHM_RND标记，则连接的地址会自动向下调整为SHMLBA的整数倍
shmflg = SHM_RDONLY：表示连接操作用来只读共享内存。

注：更详细的介绍可自行man或查看《unix环境高级编程》

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四、shmdt：将共享内存段与当前进程脱离

  #include 
       #include 

       void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

       int shmdt(const void *shmaddr);

//返回值：成功返回0，失败返回-1

参数介绍：

shmaddr：由shmat所返回的指针。

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注意：

1、共享内存无同步互斥机制！！

2、共享内存段随内核，所以我们最好是在进程结束之前不再使用时，就断开与共享内存的连接。

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示例：通过一片共享内存存储区，client向其中写数据，server读取数据并打印到屏幕上。

/**********comm.h*************/
#pragma once

#include 
#include 
#include 
#include 

#define PATHNAME "."
#define PROJ_ID 0x66

int createShm(int size);

int destroyShm(int shmid);

int getShm(int size);


/**********comm.c**********/
#include "comm.h"

int commShm(int size, int flags)
{
    key_t key = ftok(PATHNAME, PROJ_ID);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        return -1;
    }

    int shmid = shmget(key, size, flags);
    if(shmid < 0){
        perror("shmget");
        return -2;
    }
    return shmid;
}

int destroyShm(int shmid)
{
    if(shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) < 0){
        perror("shmctl");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int creatShm(int size)
{
    return commShm(size, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
}

int getShm(int size)
{
    return commShm(size, IPC_CREAT);
}

/**********client.c********/
#include "comm.h"

int main()
{
    int shmid = getShm(4094);
    char* addr = shmat(shmid, NULL, 0);
    sleep(1);
    int i = 0;
    while(i < 5){
        addr[i] = 'A' +i;
        i++;
        addr[i] = 0;
        sleep(1);
    }
    shmdt(addr);
    sleep(2);
    return 0;
}


/*********server.c*******/
#include "comm.h"

int main()
{
    int shmid = creatShm(4096);

    char* addr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
    sleep(5);
    int i = 0;
    while(i < 10){
        i++;
        printf("client> %s\n",addr);
        sleep(1);
    }

    shmdt(addr);
    sleep(2);
    destroyShm(shmid);
    return 0;
}



/*******Makefile********/
.PHONY : all
all : server client

server : server.c comm.c
    gcc $^ -o $@

client : client.c comm.c
    gcc $^ -o $@

.PHONY : clean
clean:
    rm server client

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运行结果：

打开server端，再打开client端，经过sleep后，client端向共享内存中写入数据，server端不断读取，但是当client端停止写入时，共享内存区的数据还是最后一次写入的数据，所以又多输出5次。